Dispositivos de Fixação vs. Dispositivos de Posicionamento: Diferenças-Chave e Insights de Design para Excelência na Manufatura
Qual é a diferença entre dispositivo de fixação e dispositivo de posicionamento? É comum vê-los juntos. No entanto, eles não são intercambiáveis, apesar de seus propósitos comparáveis. Examinar como eles são utilizados para melhorar a qualidade da manufatura, reduzir custos de produção e automatizar o trabalho nos ajudará a entender melhor as variações sutis entre várias tecnologias de manufatura.
Conceitos inovadores de manufatura como Sistema de Produção Enxuta, Manufatura Celular, Troca Rápida de Matrizes em Minuto Único e Análise de Tempo Takt foram introduzidos no processo de produção. Para essas abordagens inovadoras, uma série de instrumentos eficazes, de baixo custo e dispositivos de fixação de peças é necessária. Continue lendo para saber mais sobre a diferença entre dispositivo de fixação e dispositivo de posicionamento.
O que é um Dispositivo de Fixação (Jig)?
Dispositivos de fixação são ferramentas usadas para segurar e localizar a peça de trabalho durante o processo de produção, bem como para guiar as ferramentas de corte.
Em outras palavras, um dispositivo de fixação segura a peça de trabalho e guia a ferramenta para aumentar a reprodutibilidade, precisão e produtividade das peças fabricadas.
Um dispositivo de fixação de furação é um exemplo comum de dispositivo de fixação. Eles guiam a broca enquanto faz furos em locais desejados. Utilizar dispositivos de fixação de furação aumenta significativamente o ritmo de manufatura.
Tipos de Dispositivos de Fixação
Abaixo estão os tipos de dispositivos de fixação.
1. Dispositivo de fixação de modelo (Template jig)
O modelo mais simples é o dispositivo de fixação de modelo. A placa, que tem dois furos, serve como modelo para a peça a ser usinada e é anexada a ela. Os furos do modelo são usados como guia para a broca, e os furos na peça de trabalho são perfurados nas mesmas posições relativas dos do modelo.
2. Dispositivo de fixação de placa (Plate jig)
Dispositivo de fixação de placa angular é usado para melhorar o dispositivo de fixação de modelo, furos de furação são adicionados à superfície do modelo. Com o dispositivo de fixação de placa, o espaçamento preciso dos furos pode ser mantido ao perfurar componentes massivos.
3. Dispositivo de fixação de canal (Channel jig)
Um dispositivo de fixação de canal tem uma seção transversal que se assemelha a um canal. Girar o botão recartilhado localiza e fixa o componente dentro do canal. A bucha de broca serve como guia para o instrumento.
4. Dispositivo de fixação de diâmetro (Diameter jig)
Furar furos radiais em uma peça de trabalho cilíndrica ou esférica pode ser feito com um dispositivo de fixação de diâmetro.
5. Dispositivo de fixação de folha (Leaf jig)
Carregamento e descarregamento podem ser realizados com o uso de uma folha no dispositivo de fixação.
6. Dispositivo de fixação de anel (Ring jig)
Para furar furos em itens flangeados circulares, um dispositivo de fixação de anel é usado. Furos são perfurados guiando a ferramenta através de buchas de broca enquanto o trabalho é firmemente anexado ao corpo da broca.
7. Dispositivo de fixação de caixa (Box jig)
Este tipo de dispositivo de fixação tem um design semelhante a uma caixa dentro do qual o item é mantido firmemente para que possa ser perfurado ou usinado de uma variedade de ângulos ao mesmo tempo.
O que é um Dispositivo de Posicionamento (Fixture)?
Dispositivos de posicionamento são usados em ferramentas de manufatura que permitem automação no processo de produção. Quando se trata de processos industriais automatizados, você teria dificuldade em encontrar um sem dispositivos de posicionamento. Dispositivos de posicionamento que seguram e guiam automóveis durante o processo de soldagem e montagem.
Por exemplo, é necessário para uma linha de montagem de automóveis. Para verificar a qualidade dos processos de manufatura, eles também podem ser empregados para segurar um produto no lugar enquanto uma varredura óptica ou a laser o examina. É quase impossível caminhar por uma instalação de produção sem encontrar algum tipo de dispositivo de posicionamento.
Tipos de dispositivos de posicionamento
1. Dispositivo de posicionamento de torneamento (Turning fixture)
Tornos têm dispositivos típicos de fixação de trabalho como mandris e coletores, entre centros e em mandris ou placas de face, tornando fácil segurar peças de trabalho regulares. No entanto, segurar componentes de formato irregular pode ser um desafio.
Em um mandri de quatro garras ou usando garras macias moldadas, projetos simples de formato irregular também podem ser retidos em mandris. Em contraste, peças de trabalho com formas complexas devem ser mantidas no lugar com a ajuda de dispositivos de posicionamento de torneamento. Peças de trabalho são fixadas no lugar por esses dispositivos, que são tipicamente fixados no nariz do fuso ou em uma placa de face.
2. Dispositivo de posicionamento de fresamento (Milling fixture)
Peças de trabalho são mantidas no lugar por dispositivos de posicionamento de fresamento, que são comumente fixados no nariz do fuso ou em uma placa de face. A mesa é deslocada e posicionada em relação à fresa para alcançar os resultados desejados. Antes de iniciar o processo, as peças de trabalho são colocadas na base do dispositivo e fixadas.
3. Dispositivo de posicionamento de brochamento (Broaching fixture)
Para localizar, segurar e suportar peças de trabalho durante operações como brochamento de chaveta e brochamento de furo, esses dispositivos são utilizados em uma variedade de diferentes tipos de máquinas de brochamento. Brochamento de furos internos do tipo puxar com uma placa de fixação como dispositivo.
4. Dispositivo de posicionamento de retificação (Grinding fixture)
Máquinas de retificação empregam uma variedade de dispositivos para localizar, segurar e suportar peças de trabalho enquanto estão sendo retificadas. Dispositivos de fixação de trabalho como mandris, mandris e semelhantes podem ser usados em conjunto com esses dispositivos.
5. Dispositivo de posicionamento de alargamento (Boring fixture)
A construção deste dispositivo não precisa ser tão robusta quanto dispositivos de posicionamento de fresamento, porque nunca será submetido às mesmas cargas de corte pesadas que os dispositivos de fresamento são expostos.
6. Dispositivo de posicionamento de indexação (Indexing fixture)
Vários componentes devem ser usinados em várias superfícies para que suas superfícies usinadas ou formas sejam uniformemente espaçadas. Para fabricar o máximo de superfícies possível, esses elementos devem ser indexados um número correspondente de vezes. Um mecanismo de indexação adequado é construído dentro dos dispositivos de fixação (dispositivos de fixação ou posicionamento). Um dispositivo de posicionamento de indexação é um dispositivo que inclui um dispositivo que pode ser usado para indexar dados.
7. Dispositivo de posicionamento de rosqueamento (Tapping fixture)
Para cortar roscas internas em furos perfurados, dispositivos de posicionamento de rosqueamento são projetados para segurar e estabilizar componentes de trabalho idênticos. Peças de formato irregular e desequilibradas sempre necessitarão o emprego de dispositivos específicos, especialmente quando o rosqueamento em massa é necessário.
8. Dispositivo de posicionamento duplex (Duplex fixture)
Um dispositivo que segura dois componentes idênticos ao mesmo tempo e permite que sejam usinados simultaneamente em duas estações diferentes é conhecido como dispositivo duplex.
9. Dispositivo de posicionamento de soldagem (Welding fixture)
Dispositivos para soldagem são destinados a manter estruturas soldadas de distorcer durante o processo, pois seguram e suportam os vários componentes. A fixação deve ser leve, mas firme, e as peças de fixação devem ser colocadas suficientemente longe da área de soldagem para que isso funcione. Para sobreviver às forças de soldagem, o dispositivo deve ser extremamente sólido e rígido.
10. Dispositivo de posicionamento de montagem (Assembly fixture)
O propósito destes acessórios é segurar as várias peças da montagem em suas posições relativas corretas.
Dispositivos de Fixação vs. Dispositivos de Posicionamento: Qual a Diferença?
Dispositivo de fixação vs dispositivo de posicionamento, qual a diferença? Existem dois instrumentos principais usados em processos de produção em massa: dispositivos de fixação e dispositivos de posicionamento. É comum que as pessoas usem erroneamente os dois nomes como sinônimos, mas eles realmente desempenham funções separadas.
Dispositivos de fixação guiam a ferramenta de corte para um certo ponto na peça de trabalho que foi predeterminado. Uma peça de trabalho é suportada e localizada com o uso de dispositivos de posicionamento. Diferente de um dispositivo de fixação, dispositivos de posicionamento não seguram a ferramenta no lugar em uma peça de trabalho.
Quando comparados a dispositivos de posicionamento, dispositivos de fixação são mais compactos e requerem menos peso para serem estáveis quando submetidos a altas pressões de corte e vibração. Em contraste com dispositivos de posicionamento, dispositivos de fixação podem ser segurados ou anexados a uma mesa dependendo da tarefa em questão e não requerem ferramentas adicionais.
Por Que Dispositivos de Fixação e Posicionamento São Importantes na Usinagem CNC?
A seleção cuidadosa de dispositivos de fixação e posicionamento melhorará significativamente a economia do processo de fabricação, permitindo operação suave, produção simplificada e transição rápida de processo. Dispositivos de fixação e posicionamento ajudam a compensar as restrições da máquina CNC ao trabalhar com uma peça. Eles são projetados para fornecer montagem segura e manter a confiabilidade da localização da peça durante o processo de usinagem. Descritos abaixo estão os diferentes papéis de ferramentas e fixação para usinagem CNC personalizada:
1. Fixação da Peça
Um propósito principal de dispositivos de fixação e posicionamento é fornecer montagem segura da peça durante o processo de usinagem. Eles são projetados sob medida para se ajustar à peça particular sendo usinada. Eles fornecem fixação personalizada sempre que uma peça pode precisar ser mantida em um ângulo específico ou ser fixada em uma forma particular.
Fixação personalizada confiável é crucial para prevenir imprecisões indesejadas causadas por vibração e extração da ferramenta. Alguns exemplos de dispositivos de posicionamento usados como fixação de peça são morsas, mandris, centros, dispositivos de fresamento e várias placas de fixação.
2. Proteção das Peças
Um papel dos dispositivos de fixação e posicionamento é proteger a peça de trabalho durante a usinagem. Eles são uma grande ajuda para manter o acabamento superficial desejado e manter o runout adequado.
Mangas, buchas e dispositivos de mascaramento são comumente projetados para peças personalizadas onde o acabamento superficial é controlado. Isso é feito para proteger a superfície da peça acabada dos cavacos metálicos/lascas de diferentes processos de usinagem para a peça de trabalho. Além disso, centros de usinagem personalizados são especificamente projetados para atender peças personalizadas com chamadas apertadas no runout geral.
3. Controle de Localização / Prova de Erro
Dispositivos de fixação e posicionamento são muito essenciais para manter a precisão dimensional e de localização. Eles seguram a peça de trabalho no local e orientação corretos durante o processo de usinagem. Por essas razões, torna os dispositivos de posicionamento uma maneira conveniente de incorporar prova de erro em um processo para minimizar erros devido a fatores humanos.
Dispositivos de posicionamento controlam a localização, orientação e estabilidade restringindo os graus de liberdade na peça de trabalho. Isso é feito usando pinos, grampos, planos e fixadores no projeto do dispositivo necessário. Planos fornecem suporte para a peça, grampos permitem montagem ajustável enquanto têm a acessibilidade de ser desmontados, e pinos fornecem controle preciso de localização para características específicas.
Na usinagem de peças personalizadas, características como furos e fendas são controladas em uma localização específica onde pode ser difícil usinar devido a algumas restrições de montagem, e é por isso que dispositivos de posicionamento são projetados. Dispositivos de posicionamento são a maneira mais confiável de usinar características difíceis de peças.
4. Consistência da Peça
Dispositivos de posicionamento tornam possível usinar várias peças personalizadas mantendo sua qualidade. Eles garantem que a qualidade seja consistente de peça para peça. Exemplos de controles de características que precisam de consistência são planicidade, paralelismo, perpendicularidade.
5. Redução de Setup
Dispositivos de posicionamento são uma ótima maneira de eliminar o processo tedioso de inspecionar enquanto carrega uma peça. Um dispositivo projetado para uma peça específica torna todo o processo CNC uma operação plug-and-play. O trabalho do operador será apenas carregar a peça de trabalho parcialmente porque todo o controle de localização necessário e referenciamento de peças já são gerenciados dentro do dispositivo. Muitos fabricantes de usinagem CNC estão fazendo isso em seu processo para economizar tempo precioso de setup para outros processos de valor agregado. Alguns exemplos de dispositivos que reduzem o tempo de setup são dispositivos SMED (troca de matriz em minuto único), dispositivos de fresamento, garras macias, dispositivos de fresamento hexagonal e muitos mais.
Métodos e Passos Básicos para Fazer Dispositivos de Fixação e Posicionamento
Pré-preparação de design de dispositivo de fixação e posicionamento, informações originais incluindo o seguinte.
(1) Aviso de design, diagrama de peças acabadas, diagrama de bruto e rota de processo e outras informações técnicas.
Entender os requisitos de tecnologia de usinagem de cada processo, programa de posicionamento e fixação, conteúdo de usinagem do processo anterior, situação do bruto, torno de máquina usado no processamento, ferramentas, medidores de inspeção, folga de usinagem e quantidade de corte, etc.
(2) Entender o lote de produção e a necessidade de dispositivos de fixação e posicionamento. Determinar aproximadamente o número de dispositivos necessários.
(3) Entender os principais parâmetros técnicos do torno de máquina usado, desempenho, especificações, precisão e a estrutura da parte de conexão do dispositivo do tamanho de contato, etc.
(4) O estoque de material do dispositivo de fixação e posicionamento. Os seguintes materiais são usados para fazer dispositivos de fixação e posicionamento: aço endurecido, ferro fundido cinzento, plástico, carboneto, resinas epóxi, aço inoxidável, bronze, aço de liga de baixo ponto de fusão. Você pode selecionar o material certo de acordo com o projeto de processamento.
Considerações de Design de Dispositivos de Fixação e Posicionamento
O design de dispositivos de fixação e posicionamento geralmente tem uma estrutura única, dando a impressão de que a estrutura não é muito complexa, especialmente agora que o dispositivo hidráulico está em voga, tornando sua estrutura mecânica original muito simplificada, mas se o processo de design não for considerado em detalhes, inevitavelmente levará a problemas desnecessários. Portanto, os seguintes pontos precisam ser considerados ao projetar dispositivos de fixação e posicionamento.
(1) A folga do bruto da peça usinada. Se o tamanho do bruto for muito grande, resultará em interferência. Então, certifique-se de preparar um desenho de bruto antes do design. Deixe espaço suficiente.
(2) A evacuação de cavacos do dispositivo é suave. Devido ao espaço de processamento limitado da máquina-ferramenta, dispositivos de fixação e posicionamento são frequentemente projetados para serem mais compactos, o que muitas vezes é ignorado no processo de usinagem, gerando cavacos no armazenamento de beco sem saída do dispositivo.
Outro problema é que pode levar ao escoamento do fluido de corte não ser suave, trazendo muitos problemas para o processamento futuro. Então, no início do processo real, deve-se considerar os problemas que surgem no processo de usinagem. Afinal, o dispositivo de fixação e posicionamento é para melhorar a eficiência e facilitar a operação.
(3) A abertura geral do dispositivo de fixação e posicionamento. Negligenciar a abertura fará com que o operador tenha dificuldade em carregar a peça, o que consome tempo e esforço.
(4) O princípio teórico básico do design de dispositivo de fixação e posicionamento. Cada conjunto de dispositivo de fixação e posicionamento tem que passar por inúmeras ações de fixação e desfixação, então pode ser capaz de atender aos requisitos do usuário no início.
O dispositivo de fixação e posicionamento deve ter retenção de precisão, então não projete algo que vá contra o princípio. Mesmo que você possa se safar no momento, não será sustentável a longo prazo. Um bom design deve resistir ao martelamento do tempo.
(5) A substituibilidade dos elementos de posicionamento. Elementos de posicionamento são severamente desgastados. Então, deve ser considerado para substituição rápida e fácil. É melhor não projetar para peças maiores.
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